O que é um anel anular em PCB?
O anel anular refere-se à área entre o orifício perfurado na via e a borda da almofada condutora de cobre. As vias atuam como nós de interconexão entre diferentes camadas em uma PCB. As vias perfuradas aparecem como um padrão de anel (anéis anulares) quando você visualiza a PCB de cima.
Tamanho do anel anular
O tamanho do anel anular é normalmente determinado pelo diâmetro da broca e pelas propriedades elétricas e mecânicas exigidas do orifício. O tamanho mínimo do anel anular deve ser pelo menos o dobro do diâmetro da broca para garantir o revestimento adequado do orifício de passagem. O tamanho máximo do anel anular deve ser limitado para evitar curtos-circuitos e reduzir o risco de falha mecânica. Por exemplo, em um estudo realizado pela IPC (Association Connecting Electronics Industries), descobriu-se que um tamanho máximo de anel anular de 0,25 mm é recomendado para evitar curtos-circuitos e garantir a formação adequada do filete de solda.
Aqui está a fórmula para o tamanho do anel anular:
- Tamanho mínimo do anel anular = (2 x diâmetro da broca) + (2 x espessura do anel anular)
- Tamanho máximo do anel anular = (diâmetro da almofada – diâmetro da broca) / 2
onde:
Diâmetro da broca: O diâmetro da broca usada para criar o orifício de passagem. Espessura
do anel anular: A espessura do anel de cobre ao redor do orifício. Diâmetro
da almofada: O diâmetro da almofada de cobre conectada ao orifício.
Folga do anel anular
A distância entre o anel anular e outros elementos de cobre na placa pode afetar o roteamento e o layout da placa, bem como o desempenho elétrico do circuito. A IPC definiu requisitos de distância para anéis anulares em sua norma IPC-2221A. Por exemplo, a distância mínima entre um anel anular e um traço de cobre deve ser de pelo menos 0,15 mm, e a distância mínima entre um anel anular e uma almofada de cobre deve ser de pelo menos 0,25 mm.
Aqui está a fórmula para a folga do anel anular:
- Folga mínima entre o anel anular e o traço de cobre = (espessura do anel anular / 2) + largura do traço + tolerância de fabricação
- Distância mínima entre o anel anular e a almofada de cobre = (espessura do anel anular / 2) + diâmetro da almofada + tolerância de fabricação
onde:
Espessura do anel anular: a espessura do anel de cobre ao redor do orifício.
Largura do traço: a largura do traço de cobre na placa. Diâmetro
da almofada: o diâmetro da almofada de cobre conectada ao orifício. Tolerância
de fabricação: a tolerância permitida pelo processo de fabricação para produzir os recursos de cobre na placa.
Problemas comuns com anéis anulares em PCBs
Os anéis anulares são uma parte essencial da fabricação de PCB, e sua qualidade afeta a continuidade dos traços. No entanto, existe um equívoco comum de que os anéis anulares são livres de erros.
Precisão do anel anular:
Em teoria, um anel anular perfeito é formado pela perfuração de um orifício no centro da almofada de via. No entanto, a precisão da perfuração depende da máquina utilizada pelo fabricante do PCB. O fabricante tem tolerâncias específicas para anéis anulares, geralmente em torno de 5 mils. Em outras palavras, o orifício perfurado pode se desviar da marca dentro de um determinado intervalo.
Problemas com furos desviados:
Quando a broca não está alinhada com a marca, o furo resultante ficará voltado para o lado da almofada. Isso cria uma linha tangencial ao redor do furo e, se o furo se desviar ainda mais, causará ruptura. A ruptura ocorre quando uma parte do furo excede a área de preenchimento.
Ruptura do anel anular:
A quebra do anel anular afeta a continuidade da via. Quando a área de cobre entre o orifício de conexão e a almofada é pequena, o fluxo de corrente é afetado. Esse problema se torna mais evidente quando o canal afetado é usado para transportar mais corrente. Quando a quebra do anel anular é detectada, mais cobre é adicionado ao redor da área exposta para corrigi-la. No entanto, em alguns casos, isso pode causar problemas irreparáveis, como curtos-circuitos acidentais entre traços adjacentes.
Ajustando o tamanho do anel anular:
Embora os fabricantes de PCB sejam responsáveis pela produção de anéis anulares precisos, os engenheiros de projeto podem contribuir definindo o tamanho correto no projeto. Deixar mais espaço fora da faixa de tolerância especificada pelo fabricante e alocar 1 mil extra ao tamanho do anel anular evitará dores de cabeça com a solução de problemas no futuro. O tamanho do anel anular varia. Alguns projetistas de PCB escolhem anéis anulares mais espessos, enquanto outros usam anéis anulares mais finos devido a limitações de espaço.
